論文の概要: Protecting Qubits from Purcell Decay via Permanent Dipoles

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2606.22732v1
• Date: Mon, 22 Jun 2026 00:21:56 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2026-06-25 05:01:30.81557
• Title: Protecting Qubits from Purcell Decay via Permanent Dipoles
• Title（参考訳）: 永久双極子によるパーセル劣化からのビット保護
• Authors: Alex Krasnok,
• Abstract要約: 組込み永久電気双極子を用いて、この損失を低減する方法を研究する。 縦方向の読み出し信号が有限である間、空洞経由の減衰が強く減少する動作点が見つかる。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
• License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
• Abstract: Reading out a qubit often requires coupling it to a resonator, but that same resonator can also give the qubit an extra path to decay. Here, we study a way to reduce this loss using a built-in permanent electric dipole. The dipole shifts the cavity field in different directions for the qubit ground and excited states. This shift makes the relevant wave functions overlap less, which weakens the transverse qubit--cavity exchange that causes Purcell decay. In a simplified displaced rotating-wave model, this exchange vanishes at $η=\sqrt{2}$. In the full transverse model, this exact zero is lifted, but strong suppression remains at a larger dipole-induced displacement. Using dressed open-system decay rates, we find an operating point where the cavity-mediated decay is strongly reduced while the longitudinal readout signal remains finite. For the benchmark studied here, at fixed pointer separation, the normalized lifetime increases from $κT_1=11.1$ to $47.3$, and the estimated single-shot readout error drops from $0.21$ to $0.07$. These results show that permanent electric dipoles can provide an internal, channel-selective form of Purcell protection.
• Abstract（参考訳）: 量子ビットを読み出すには共振器に結合する必要があることが多いが、同じ共振器は量子ビットに崩壊への余分な経路を与えることもできる。 本稿では、この損失を低減するために、組込み永久電気双極子を用いて検討する。 ダイポールは、クビット基底と励起状態に対して、キャビティ場を異なる方向にシフトさせる。 このシフトにより、関連する波動関数の重なりが小さくなり、パーセル崩壊を引き起こす逆量子ビット-キャビティ交換が弱まる。 単純化された転がり波モデルでは、この交換は$η=\sqrt{2}$で消滅する。 完全な横方向モデルでは、この正確なゼロは持ち上げられるが、大きな双極子誘起変位では強い抑制が残っている。 装束されたオープンシステム崩壊率を用いて、縦方向の読み出し信号が有限である間にキャビティ媒介の崩壊が強く減少する動作点を求める。 ここで調べたベンチマークでは、固定ポインタ分離時に、正規化寿命はκT_1=11.1$から47.3$に増加し、単発読み出しエラーは0.21$から0.07$に減少する。 これらの結果から, 永久電気双極子は, パーセル保護のチャネル選択型として内在する可能性が示唆された。

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